介绍几种高性能纤维复合材料

  (1)高性能纤维复合材料之一:碳纤维
  碳纤维是含碳量在95%以上的新型高性能纤维,可用来替代铜、钢铁等金属。它是由有机纤维经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。其中聚丙烯腈(PAN)基碳纤维是当今碳纤维发展的主流,占碳纤维市场的90%以上。碳纤维具有轻质高强、高模量、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变、导电、传热等特性,属典型的高新技术产品。目前成熟市场有航空航天及国防领域和体育休闲用品;新兴市场有增强塑料、压力容器、建筑加固、风力发电、摩擦材料、钻井平台等;待开发市场有汽车、医疗器械、新能源等。
  (2)高性能纤维之三:超高分子聚乙烯纤维
  超高分子量聚乙烯纤维又称高强高模聚乙烯纤维,是目前上比强度和比模量高的纤维,其分子量在100 万-500 万的聚乙烯所纺出的纤维。是当今三大高科技纤维(碳纤维、芳纶和超高分子量聚乙烯纤维)之一,也是上坚韧的纤维。与碳纤维、芳纶纤维相比较,超高分子量聚乙烯纤维的强度更高,重量更轻,化学稳定性更好。在国防军需装备方面,由于耐冲击性能好,比能量吸收大,它具有轻柔的优点,防弹效果优于芳纶,现已成为占领美国防弹背心市场的主要纤维,另外超高分子量聚乙烯纤维复合材料的比弹击载荷值是钢的10 倍,是玻璃纤维和芳纶纤维的2 倍多。国外用该纤维增强的树脂复合材料制成的防弹、防暴头盔已成为钢盔和芳纶增强的复合材料头盔的替代品。在航天工程中,由于该纤维复合材料轻质高强和抗冲击性能好,适用于各种飞机的翼尖结构、飞船结构和浮标飞机等。该纤维也可以用作航天飞机着陆的减速降落伞和飞机上悬吊重物的绳索,取代了传统的钢缆绳和合成纤维绳索,其发展速度异常迅速。
  (3)高性能纤维之二:芳纶纤维
  芳纶纤维(聚对苯二甲酰对苯二胺)是一种新型的高科技合成纤维,具有高强度、高模量、耐高温、耐酸碱等特性。其主要用途是用做增强材料和防弹材料,广泛应用于国防、航空航天、信息通讯、轮胎、体育用品、传送带、高强绳索等领域。芳纶纤维主要有两大类:芳纶纤维主要分为对位芳酰胺纤维(PPTA,或芳纶1414)和间位芳酰胺纤维(PMIA,或芳纶1313)。芳纶1313 具有突出的耐高温、阻燃和绝缘性,成为高性能纤维,主要应用于高温防护服、电绝缘和高温过滤等领域。芳纶1414 则具有高强度高模量的特点,素有高分子材料中的“百变金刚”,主要应用于个体防护、防弹装甲、力学橡胶制品(MRG)、高强缆绳、石棉替代品。
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